试论供电工程中的导体和电器的选择

摘  要 导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电器设备。电器设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。 在发电厂和变电所得设计中，需选择各种电器设备，并确定它们的型式和技术参数。选择时应从实际出发，根据我国目前产品种类和供应情况，在保证安全、可靠和留有裕度的前提下，力求经济，选择合适的设备。电器设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。 关键词：导体和电器选择  节约投资  安全经济 目录 第一章  绪论    1 第二章  电器设备选择的一般条件    3 2.1按正常条件选择    3 2.2 按短路状态校验    4 第三章  高压断路器、隔离开关和互感器的选择    6 3.1 断路器    8 3.2 隔离开关的选择    12 3.3 互感器选择    13 第四章  导体的选择    17 4.1 导体的选型    17 4.2 导体截面的选择    17 4.3 电晕电压校验    18 4.4 热稳定校验    18 4.5 硬导体动稳定校验    18 4.6 硬导体共振校验    19 第五章 电缆、绝缘子和套管的选择    21 5.1 电力电缆的选择和校验    21 5.2 支持绝缘子的选择    21 第六章  结 论    22 致  谢    23 参考文献    24 第一章  绪论 电器学科现在仍然是正在兴旺发达的科学之一。随着国民经济与国防建设现代化的迅猛发展，对电器提出愈来愈多的要求。目前，电器结构与工作原理不断地改进和创新，品种与规格日益繁多是其特点之一。那么什么叫电器?凡是带电的器具可以统称作电器。 在电压等级方面，最高工作电压已经发展到765kv级以上，而且1500kv级超高压电器设备的样机也已研制出来，最低电压达到几伏以下。 在电流等级方面，最高工作电流达到数万安培以上，而最小工作电流达到毫安级或更小的电器设备或元件。 在电源频率方面，大家熟知的直流与50赫或60赫兹工频交流电源仍在广泛地应用。此外，低频、超低频、中频、高频超高频及脉冲电源供电的电器元件与装置也被广泛地开发研制与应用。 目前，电器设备或元器件的结构尺寸已从半根火柴大小发展到高达数层楼高的巨型没备。对合理地组织生产与使用电器，科学合理地划分电压与电流等级，尽可能地减少系列产品的规格与型号有实际意义。尽量发展“组合式”、“积木式”、“ 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 单元”，以及零部件通用化，互换性高的电器或元器件是十分重要的。特别是在目前经济改革过程中，加强宏观领导和积极开展学科的科学技术学术交流活动是非常重要的。这样，可以调动各学科互相配合，取长补短。 高压电器的发展与输配电网路的发展有着密切联系。目前，200～300万kw的发电站已经出现，1000～1200万kw大容量发电站是发展的必然趋势，例如，长江三峡水利工程及西南水利工程等。但是，还有小型河流的中、小型发电站也在到处兴建。为了经济传输电能，提高输电网路的工作电压是重要的方法之一。为此，将会出现一系列技术难题等待电器科学工作者去研究解决。例如：1)各种电器的极限工作电压与电流，即研究极限经济与可能输出容量问题；2)过电压防护的研究，研究过电压产生的原因与危害，从而采用相应的限制、降低或消除过电压的措施是非常有意义的。例如500kv级变压器的用铜量与绝缘重量几乎差不多少。由此可见，研究降低过电压的措施对降低绝缘耐压水平是有实际意义的。目前已有办法可以做到限制分合过电压在1.5～2.0倍范围内，3)内绝缘游离放电，防老化与脏污的研究，长间隙空气外绝缘放电特性的研究；4)电弧熄灭的新原理、新介质的研究。例如真空开关，六氟化硫等，以及传统的提高压缩空气达150个大气压的方法等；5)新原理、新结构的研究。例如，电容式电压互感器，光电式电流互感器(磁光效应式，光脉冲重复频率调制式等)。 另外，由于高电压、大电流可控硅元件研制成功，给发展直流输电网路提供了条件。为此，提出了切换直流输电网路的开关及电器设备要求。 目前我国已在电气化铁道线上采用了22kv级以上的直流供电系统，在上海、西安等地已有电压为500kv的试验性线路。总体上说，在国内已从试验型走向运行型的阶段。目前许多科学工作者在理论与技术上不断有新的进展。国外已经有1000kv级左右的超高直流输电网路在运行。这一系统对超距离输电的经济价值比较大。 高、低压开关电器的操作机构的灵活性与可行性的研究也是极有兴趣的课题。短路故障自动断开，然后再自动合闸的自动重合闸装置也是很有实用价值与经济效益的课题。六氟化硫与压缩空气及真空开关的防漏与检修也是亟待解决的重要课题。油断路器仍在应用。低压电器是低压供电与用电的主要电器设备。多数情况下，装在控制屏(或柜)中做成成套电器使用。个别情况下也单独使用电器(或元件)。低压开关是低压电器领域主要产品之一。 目前的关键技术问题是提高使用寿命与可行性问题。这一点在国内外都得到了重视。它涉及到电磁结构与理论，机构理论、技术与材料工艺，以及各运动部分零部件(例如，弹簧、短路环、触头等)的耐冲击振动与耐磨性等。例如，目前交流电磁开关的短路环做成内嵌式是提高其使用寿命的有效方法之一。 现在在民用建筑上开始采用新型的自动开关代替传统的刀开关—熔断器配合使用的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，特别是在经常发生过载或短路故障的建筑物上使用时经济效益比较大。虽然一次投资稍高些，但既可提高供电质量，又可以大量节省熔丝，同时，故障后恢复可*。因此低压电器的开发研制及推广应用是非常重要的。 半导体与可控硅等新型元器件的出现，使其与电磁装置组合起来，可以做出具有各种功能的自动化设备，它们将在国民经济、国防与生活领域中得到广泛的应用。 第二章  电器设备选择的一般条件 2.1按正常条件选择 1、额定电压的选择 设备的最高工作电压： （1.1~1.15）UN 电网的最高工作电压：    1.15USN 受电设备或系统额定电压设备最高电压 设备最高电压 10 11.5 110 126 220 252     2、额定电流的选择 导体和电器的额定电流IN应不小于各种运行方式下流过设备的最大持续工作电流Imax，即： 。 IN指在额定周围环境温度下，电器设备长期允许通过的最大电流。 3、环境条件对设备选择的影响 当海拔<1000m时，选择普通非高原性设备。当海拔1000~3500m时，海拔比制造厂家规定值每升高100m，电器设备最高允许工作电压下降1%。当最高工作电压不能满足要求时：应该用高原型电器设备或采用外绝缘高一级的产品。 我国生产的电器设备一般使用的额定环境温度为40℃。每增1℃，额定电流减少1.8%进行修正。环境温度< 40℃：每降1℃，额定电流增加0.5%进行修正，但最大电流不得超过额定电流的20%。 4、日照 屋外高压电器在日照条件下将产生附加温升。但高压电器的发热试验是在背面阳光直射的条件下进行的。如果制造部门未能提出产品在日照下额定载流量下降的数据，在设计时可按电器额定电流的80%选择设备。在进行计算时，日照强度取0.1W/cm，风速取0.5m/cm。 2.2 按短路状态校验 1、短路热稳定校验 短路发热的最高温度不超过短时发热的最高允许温度。 ：电器设备允许通过的热稳定电流和时间 ：短路电流产生的热效应 2、动稳定性校验 动稳定性指导体和电器承受短路电流机械效应的能力。 ：电器设备允许通过的动稳定电流幅值及其有效值 ：短路冲击电流幅值及其有效值 3、下列几种情况简化短路校验 （1）用熔断器保护 的电器设备，其热稳定由熔断时间保证，故可不校验热稳定。 （2）采用有限流电阻的熔断器断器保护 的电器设备，可不校验动稳定。 （3）装设在电压互感器回路中 的裸导体和电器设备，可不校验动、热稳定。 4、短路电流计算条件 按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展（一般为工程建成后5~10年），其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式（如切换厂用变压器时的并列）。一般按系统最大运行方式下三相短路计算。选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点做计算点。 计算短路点：①两侧均有电源的断路器（如：发电厂与系统相连的出线断路器，发电机、变压器回路的断路器），比较断路器前后短路时短路电流的大小，择其大者做短路计算点。②母联断路器，考虑当采用该母联断路器向备用线路充电时，备用母线故障流过该备用母线的全部短路电流。③带电抗器的出线回路，由于干式电抗器工作可靠性较高，且断路器与电抗器间的连线很短，故障几率小，一般可选电抗器后为计算短路点，这样出线可选用轻型电抗器，以节约投资。 短路时间计算： 校验热稳定性的时间计算  ：短路计算时间 ：继电保护动作时间（在校验裸导体短路热效应时，宜采用主保护工作时间。如主保护有死区，则采用能对该死区起作用的后备保护动作时间，并采用相应处的短路电流值。在校验电器的短路热效应时，宜采用后备保护动作时间。） ：相应断路器的全开断时间 短路开断计算时间： ：短路计算时间 ：继电保护主保护动作时间 ：断路器的固有分闸时间 第三章  高压断路器、隔离开关和互感器的选择 电弧的概念：触头开断有一定电压和电流的电路时，触头间产生强烈而又刺眼亮光的现象。电弧产生的条件，电源电压>10~20V，电流>80~100mA。动静触头分离瞬间，触头间就会出现电弧。此时，触头虽已分开，但是电路中的电流还在继续流通。只有电弧熄灭，电路才被真正断开。 电弧产生的过程：当触头刚分开时，触头间距离很小，在外加电压的作用下，产生很强的电场强度（E=U/d），当E>3X106V/m时，阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。触头刚分离的瞬间，接触电阻突然加大而产生高温及电弧燃烧，使阴极表面受热会出现强烈的炽热点，阴极将会不断地发射出电子，在电场力的作用下，向阳极做加速运动。阴极表面发射出的电子和弧隙中原有的少数电子在强电场能的作用下，向阳极方向运动，并不断地与其他粒子（如气体原子、分子）发生碰撞，将中性粒子中的电子击出，游离成正离子和新的自由电子，新产生的电子也向阳极加速运动，同样也会使它所碰撞的中性质点游离。碰撞游离连续进行就可能导致在触头间充满了电子和粒子，从而使介质被击穿，电流急剧增大，从而形成电弧。电弧产生后，弧隙的温度很高，在高温的作用下，气体的不规则热运动速度增加。具有足够动能的中性质点互相碰撞时，有可能游离出电子和正离子，这种现象称为热游离。一般气体开始发生热游离的温度为9000~10000℃；金属蒸气的热游离的温度约为4000~5000℃。 电弧发生游离的同时也存在着使带电质点减少的复合和扩散的去游离过程。  复合是指正离子和负离子互相吸引，结合在一起，电荷相互中和的过程。因电子质量小，易于加速，其运动速度约为正离子的1000倍，所以电子与正离子直接复合机率很小。通常，电子在碰撞时，先附在中性质点上形成负电荷离子，速度大大减慢。电弧发生游离的同时也存在着使带电质点减少的复合和扩散的去游离过程，扩散是指带电质点从电弧内部逸出而进入周围介质中的现象。浓度扩散：由于弧道中带电质点浓度高，而弧道周围介质中带电质点浓度低，基于存在着浓度上的差别，带电质点将会由浓度高的地方向浓度低的地方扩散，使弧道中的带电质点减少。温度扩散：由于弧道中温度很高，而弧道周围温度低，存在着温度差，这样，弧道中的高温带电质点将会向浓温度低的周围介质中扩散，减少弧道中的带电质点。 电弧产生后，如不能在1~3个周波内尽快熄灭，将带来很大的危害：（1）电弧的温度很高，可达到5000~7000℃，常常超出金属的汽化点，可能烧坏开关电器的金属触头。（2）烧坏开关电器的绝缘，如烧坏瓷绝缘的表面，甚至完全损坏，或者使有机材料碳化，以致失去绝缘性能。（3）若电弧长时间不能熄灭，不仅烧坏开关电器，而且造成系统事故，威胁电力系统安全运行。 电弧的交流特性：（1）随着正弦交流电流的周期性变化，交流电弧在电流过零时自然熄灭；（2）动态伏安特性：电弧压降为非正弦波形，在每半个周期内呈不对称马鞍形状态。显然，由于介质的热惯性，燃弧电压必然大于熄弧电压。电流过零时，采取有效措施加强弧隙的冷却，使弧隙介质的绝缘能力达到不会被弧隙外施电压击穿的程度，则在下半周电弧就不会重燃，而最终熄灭。电弧熄灭后开关断口间出现两个过程：“弧隙介质强度的恢复过程”和“弧隙电压的恢复过程”。弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力决定要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程，以耐受电压Ud(t)表示。弧隙介质强度Ud(t)主要由的断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质决定。 近阴极效应：电弧过零之前，弧隙充满着电子和正离子。电弧过零后，弧隙的电极性发生改变，弧隙中的电子立即向新的阳极运动，而比电子质量大1000多倍的正离子则基本未动，从而在新阴极附近出现正离子层，其电导很低，显示出一定的介质强度，约在0.1~1us的短暂时间内有150~250起始介质强度。电弧的近阴极效应特性，对交流低压设备的熄弧有利。 弧隙电压恢复过程：电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压Ur(t)。弧隙电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性或非周期性的变化过程。一般弧隙恢复电压是一个过渡过程，它将从瞬态（振荡）恢复电压逐渐过渡到工频恢复电压。1）电弧为纯电阻性质，电弧电流与弧隙电压同相位，电弧电流过零时，弧隙电压接近零；        2）短路时电路电阻很小，电路呈感性 ，电弧电流与电源电压不同相位，电弧电流过零时，电源电压不等于零；弧隙恢复电压Ur(t)的上升一般情况下是一种振荡的过渡过程，与线路参数和负荷性质有关。介质强度Ud(t)主要与灭弧介质的性质及弧隙的冷却条件（灭弧装置的结构）决定，而弧隙恢复电压Ur(t)的上升一般情况下是一种振荡的过渡过程，与线路参数和负荷性质有关。弧隙电压的恢复过程可能是周期性或非周期性的。如果能够采取措施，防止弧隙恢复电压振荡，将周期性振荡特性的恢复电压转变为非周期性恢复过程，电弧就更容易熄灭。 断路器开断短路电流时的弧隙电压恢复过程，断路器开断短路电流时的电路，R、L为电源和变压器的电阻和电感，C可以认为是变压器绕组及连接线对地的分布电容，r为断路器触头并联电阻。熄弧后，从瞬态恢复电压过渡到电源电压的时间很短，一般不超过几百微秒，可近似认为电源电压不变，断路器开断短路电流时的弧隙电压恢复过程相当于二阶电路过渡过程中，电容C两端的电压变化过程。弧隙电压恢复过程为非周期性。在断路器触头间并联低值电阻（几欧至几十欧），可以改变弧隙电压恢复过程的上升速度和幅值，可以将弧隙恢复电压由周期性振荡特性恢复电压转变为非周期性恢复电压，大大降低了恢复电压的上升速度和幅值，改善了断路器的灭弧条件。 高压断路器熄灭交流电弧的方法，电弧中的去游离程度在很大程度上取决于电弧周围介质的特性，如介质的传热能力、介电强度、热游温度和热容导。这些参数的数值越大，则去游离作用越强、电弧就越容易熄灭。熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属作触头材料，可以减少热电子发射和电弧中的金属蒸汽，抑制游离作用。同时触头材料还要求有较高的抗电弧、抗熔焊能力。                                                                    同时，使电弧的表面增大，利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却而复合。高压断路器中利用各种结构形式的灭弧室，使气体或油产生巨大的压力并有力的吹向弧隙。每相采用两个或更多的断口串联，把长弧变成短弧，在相等的触头行程下，多断口比单断口的电弧拉长，而且电弧被拉长的速度也增加，加速了弧隙电阻的增大。且由于加在每个断口的电压降低，使弧隙恢复电压降低，利于熄弧。 3.1 断路器 断路器（英文名称：circuit-breaker，circuit breaker）是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。 断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。当短路时，大电流（一般10至12倍）产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作（电流越大，动作时间越短）。现在有电子型的，使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。低压断路器具有多种保护功能（过载、短路、欠电压保护等）、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。结构和工作原理低压断路器由操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。也使自由脱扣机构动作。分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。 变电所中，高压断路器是重要的电器设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。 高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6 断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35～220KV 一般采用SF6 断路器。真空断路器只适应于10KV 电压等级，10KV 采用真空断路器。 一般使用时要求交流接触器装置结构紧凑，使用方便，动静触头的磁吹装置良好，灭弧效果好，最好达到零飞弧，温升小。按照灭弧方式分为空气式和真空式，按照操动方式分为电磁式，气动式和电磁气动式。 1、 按正常条件选择 额定电压选择： 额定电流选择： 额定开断电流选择：额定电压下断路器的能开断而不致妨碍其继续工作的最大短路电流。开断计算时间：从发生短路到断路器的触头刚刚分开所经历的时间。为保证断路器能开断最严重情况下的短路电流，开断计算时间等于主保护动作时间与断路器固有分闸时间之和。 额定关合电流的选择：若断路器合闸之前，线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时既有很大的短路电流通过，更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，要求断路器能够关合其短路电流。因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。 发电机断路器的特殊要求：发电机断路器要求承载的额定电流特别高，而且开断的短路电流特别大，都远超出系统电压等级的输变电断路器。发电机断路器应具有开断非对称短路电流的能力，其支流分量衰减时间可达133ms，还应具有关合额定关合电流的能力，该电流峰值为额定短路开断电流交流有效值的2.74倍，以及要具有开断失步电流的能力等。因为发电机的瞬态恢复电压是由发电机和升压变压器参数决定的，而不是由系统决定的，所以其瞬态恢复电压上升取决于发电机和变压器的容量等级，等级越高，瞬态恢复电压上升的越快。 项目 参数 技术条件 正常工作条件 电压﹑电流﹑频率﹑机械荷载 短路稳定性 动稳定电流﹑热稳定电流和持续时间 承受过电压能力 对地和断口间的绝缘水平﹑泄漏比距 操作性能 开断电流﹑短路关合电流﹑操作循环﹑操作次数﹑操作相数﹑分合时间及周期性﹑对过电压的限制﹑某些的开断电流﹑操动机构 环境条件 环境 环境温度﹑日温差﹑最大风速﹑相对湿度﹑污秽﹑海拔高度﹑地震强度 环境保护 噪声﹑电磁干扰       2、型式选择 根据本设计对可靠性的要求，220KV侧采用SF6 断路器，而根据经济性和可靠性的综合考虑， 110、10KV 可采用别的断路器，当不满足要求时，110KV侧可用SF6断路器，厂用封闭母线的大容量机组，当需要装设断路器时，应选用发电机专用断路器。 类型 特性 适用场合 手动机构 人力直接作为合闸动力   电磁机构 电磁铁将电能变成机械能作为合闸动力的机构 10kV、35kV 气动机构 以压缩空气储能和传递能量的机构 空气断路器 弹簧机构 利用弹簧储存的能量进行合闸的机构 广泛应用 液压机构 利用高压压缩气体（氮气）作为能源，液压油作为传递能量的媒介，注入带有活塞的工作缸中，推动活塞作功，使断路器进行合闸和分闸的机构 少油断路器       各种类型断路器图： 单断口SF6断路器                    双断口SF6断路器  室内断路器 3.2 隔离开关的选择 隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，顾名思义，是在电路中起隔离作用的它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。  隔离开关即在分位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的开关设备。我们所说的隔离开关（俗称“刀闸”），一般指的是高压隔离开关,即额定电压在1kv及其以上的隔离开关，通常简称为隔离开关，是高压开关电器中使用最多的一种电器，它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。隔离开关的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。隔离开关用于各级电压，用作改变电路连接或使线路或设备与电源隔离，它没有断流能力，只能再用其它设备将线路断开后再操作。一般带有防止开关带负荷时误操作的联锁装置，有时需要销子来防止在大的故障的磁力作用下断开开关 隔离开关的主要用途：在检修电器设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，构成足够大的、明显可见的空气绝缘间隔，以确保检修安全。用隔离开关配合断路器，进行电路的切换操作，改变运行方式。隔离开关没有灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流，但具有一定的分合小电感电流和电容电流的能力，一般可进行以下操作：切、合电压互感器及避雷器回路；切、合励磁电流不超过2A的空载线路；切、合电容电流不超过5A的空载线路；切、合电压在10kV以下，负荷电流不超过15A的线路。 隔离开关的选择： 额定电流选择：IN >= Imax 热稳定校验： 动稳定校验： 隔离开关实物图片： 3.3 互感器选择 互感器（instrument transformer）又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。 在供电用电的线路中电流电压大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离的作用。显示仪表大部分是指针式的电流电压表，所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的。随着时代发展，电量测量大多已经达到数字化，而计算机的采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。微型电流互感器称之为“仪用电流互感器”。（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程。）电流互感器原理线路图微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。绕组N1接被测电流，称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；绕组N2接测量仪表，称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。Kn=I1n/I2n。 互感器包括电流互感器（TA CT）和电压互感器（TV PT），是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电器设备的正常运行和故障情况。将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（100V）和小电流（5A、1A），使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。 1、电流互感器选择 （1）一次回路额定电压的额定电流的选择： 额定电压选择条件：UN≥UNS 额定电流选择条件：I1N≥Imax  （2）准确级和额定容量的选择： 为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确等级不得低于所供测量仪表的准确级。 （3）准确级和额定容量的选择—额定容量的选择： 用于实验室精密测量应选用0.2级的TA；用于电度表应选用0.5级的TA；电流表选用1级TA。用于继电保护的TA（国家规定采用P级），准确度要求不如测量级高。当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定TA的准确级。 为了保证TA在一定的准确级下工作，TA的二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量S2N。 其中：I2N为TA二次额定电流；Z2L为TA二次负载阻抗。 （4）热稳定和动稳定的校验—热稳定度校验： 只对本身带有一次回路导体的TA进行热稳定校验。TA热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流It或一次额定电流I1N的倍数Kt来表示。 热稳定校验公式为： 同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验；不同相的电流相互作用产生的外部电动力校验。多匝式一次绕组主要经受内部电动力；单匝式一次绕组不存在内部电动力，其动稳定性为外部电动力决定。 项目 参数 技术条件 正常工作条件 一次回路电压﹑一次回路电流﹑二次回路电流﹑二次回路负荷﹑准确度等级﹑暂态特性﹑二次线圈数量﹑机械荷载 短路稳定性 动稳定倍数﹑热稳定倍数 承受过电压能力 绝缘水平﹑泄漏比距 环境条件 环境温度﹑最大风速﹑相对湿度﹑污秽﹑海拔高度﹑地震烈度       (5)电流互感器的配置 为满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地系统，一般按三相配置，中性点非直接接地系统，依据情况按两相或三相配置。保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的死区来设置。如有两组TA，应尽可能设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。为防止电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧，即尽可能不在紧靠母线侧装设电流互感器。为了减轻内部故障对发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为便于 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装设在发电机中性点侧。 2、电压互感器选择 （1）额定电压的选择 应与互感器接入电网的电压相适应，其值应满足： （2）按二次负荷校验精确等级 校验TV的精确等级应使二次侧连接仪表所消耗的总容量小于精确等级所规定的二次额定容量，即： （3）互感器的配置 除了旁路母线外，一般工作及备用母线都装有1组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。35kV及以上线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有1台单相电压互感器。一组供自动调节励磁装置，另一组供测量仪表、同步和保护装置用。当互感器负荷较大时，可增设一组不完全星形接线的互感器，专供测量仪表用。变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。 第四章  导体的选择 4.1 导体的选型 常用导体材料有铜、铝和铝合金。铜的电阻率低、强度大、抗腐蚀性强，是很好的导体材料。但它的用途广，且我国铜储量不多，价高，因此铜导体只用在持续工作电流大，且出线特别狭窄或污秽对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场所。 铝的电阻率虽为铜的1.7~2倍，但密度只有铜的30%，且我国我国铝储量丰富、价廉。因此，一般采用铝或铝合金材料作为导体材料。 常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。矩形导体散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应较大。为避免集肤效应系数过大，单条矩形截面最大不超过1250mm2。当工作电流超过最大截面单条导体允许载流量时，可将2~4条矩形导体并列使用，但多条导体并列的允许电流并不成比例增加，故一般避免采用4条矩形导体并列使用。矩形导体一般只用在35kV及以下，电流在4000A及以下的配电装置中。槽形导体机械强度好，载流量大，集肤效应较小。故槽形导体一般用于35kV以下，4000~8000A的配电装置中。管形导体集肤效应系数小、机械强度高、管内可以通水或通风。因此，可用于8000A以上的大电流母线。此外，圆管表面光滑，电晕放电电压高，可用在110kV及以上的配电装置中。 矩形导体的散热和机械强度与导体布置方式有关。因此，导体的布置方式应根据载流量的大小、短路电流水平和配电装置的具体情况而定。 4.2 导体截面的选择 4.2.1 按导体长期发热允许电流选择 为保证母线的长期安全运行，母线导体在额定环境温度θ0和导体正常发热允许最高温度θal下的允许电流Ial，经过修正后的数值应大于或等于流过导体的最大持续工作电流Imax。 Imax—导体所在回路中最大持续工作电流； Ial  —额定环境温度θ0=25℃时，导体的允许电流； K  —与实际环境温度和海拔有关的综合修正系数，查表。 4.2.2 按经济电流密度选择 为了考虑母线长期运行的经济性，除了配电装置的汇流母线以及断续运行或长度在20m以下的母线外，其截面一般按经济电流密度选择。经济电流密度J的概念：对应于不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数Tmax，将有一个年计算费用最低的电流密度，称为经济电流密度。按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低！ 导体的经济截面S计算 上式所选导体截面的允许电流必须满足下式要求： 4.3 电晕电压校验 电晕是指导体周围空气中的电荷被电离，使导体对地的绝缘强度下降，电压等级越高，电晕现象越显著。 110~220kV裸母线晴天发生可见电晕的条件是：电晕临界电压Ucr应大于最高工作电流Umax，即： 330~500kV超高压配电装置，电晕是选择导线的控制条件。要求在1.1倍最高工作相电压下，晴天夜晚不应出现可见电晕。 在海拔不超过1000m的地区：下列情况可不进行电晕电压校验。110kV采用了不小于LGJ-70型钢心铝绞线或外径不小于φ20型管形导体时；220kV采用了不小于LGJ-300型钢心铝绞线或外径不小于φ30型的管形导体时。 4.4 热稳定校验 校验导体热稳定时，若计及集肤效应系数Kf的影响，由短路时发热的计算公式可得到短路热稳定决定的导体最小截面Smin，按下式计算： 4.5 硬导体动稳定校验 安装在支持绝缘子上的硬导体，当短路冲击电流通过导体时，电动力将使导体产生弯曲应力。因此，导体应进行短路机械强度计算。硬导体的动稳定校验条件为最大计算应力σmax不大于导体的最大允许应力σal，即 σmax≤σal 硬导体的最大允许应力：硬铝为70×106 Pa，硬铜为140×106Pa，1Pa=1N/m2。 由于相间距离较大，无论什么形状的导体和组合，计算相间电动力fph（单位为N/m）时，可不考虑形状的影响，均按下式计算 ish为三相短路冲击电流（A）；a为相间距离（m）；β为动态应力系数。  4.5.1 每相为单条矩形导体母线的应力计算与校验 矩形导体母线系统可以视为均匀荷载作用的多跨连续粱，导体所受到的最大弯矩M（N·m）为 导体最大相间计算应力σph（单位为Pa）为 满足动稳定的条件为：σmax = σph≤σal 不满足动稳定时，可适当减小支柱绝缘子跨距L，重新计算。 也可以用绝缘子间最大允许跨距Lmax校验动稳定：  令σph=σal ，可得到： 只要支柱绝缘子跨距L≤ Lmax ，即可满足动稳定要求。 4.5.1 每相为多条矩形导体母线的应力计算与校验 每相为多条导体时，除受相间电动力的作用外，还受到同相中条与条之间的电动力作用，满足动稳定的条件为σmax=σph+σb≤σal。多条矩形导体的相间计算应力σph与单条矩形导体时的相同：但截面系数为多条矩形导体的截面系数，根据每相导体的条数和布置方式选用表公式计算。多条导体的结构：相邻导体条间距离：一般为矩形导体短边b的2倍。由于条间距离很小，故条间应力σb比相间应力大的多，为了减小条间计算应力， 一般在同相导体的条间每隔30~50 cm左右装设一金属衬垫，如下图 所示。衬垫跨距可通过动稳定校验条件来确定。        每相多条矩形导体中，电流的方向相同，边条受的电动力最大。根据两平行导体电动力计算公式，并考虑导体形状对电动力的影响，每相为两条且各通过50%的电流时，单位长度条间最大电动力。 4.6 硬导体共振校验 对于重要回路（如发电机、变压器回路以及汇流母线等）的导体应进行共振校验。当已知导体材料、形状、布置方式和应笔来的自振频率（一般为30~160Hz）时，代替不发生共振的最大绝缘子跨距Lmax按下式校验： 为了三相母线的相别，我国部颁 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 规定 相序 涂漆 母线排列方式 自上而下 自左而右 从墙壁起 柜背面起 A 黄 上 左 A A B 绿 中 中 B B C 红 下 右 C C             第五章 电缆、绝缘子和套管的选择 5.1 电力电缆的选择和校验 1、电缆额定电压选择：UN≥UNS 2、电缆截面选择：电力电缆截面一般按长期发热允许电流选择； 当电缆的最大负荷利用小时Tmax>5000h，且长度超过20m时，则应按经济电流密度选择，并按最大长期工作电流进行校验。 3、、允许电压降校验：当电缆用于远距离输电时，还应对其进行允许电压损失校验，一般应满足△U%≤5%。 4、热稳定性校验： 5、动稳定性校验：电缆的动稳定性由厂家保证，无需校验。 5.2 支持绝缘子的选择 1、种类和型式选择：根据装置地点、环境，选择屋内、屋外或防污式及满足使用要求的产品形式。屋内型支柱绝缘子：由瓷件及用水泥胶合剂胶装于瓷件两端的铁底座和铁帽组成。胶装方式：铁底座和铁帽胶装在瓷件外表面的称为外胶装（Z型），胶装入瓷件孔内的称为内胶装（ZN型）。性能：外胶装机械强度高，内胶装增大了电气距离，电气性能好，但不能承受扭矩。对机械强度要求较高时，应采用外胶装或联合胶装绝缘子（ZL型，铁底座外胶装，铁帽内胶装）。屋外型支柱绝缘子采用棒式绝缘子。 2、额定电压选择：3~20kV屋外支柱绝缘子和套管，当有冰雪和污秽时，宜选用高一级的产品。 3、动稳定校验： 动稳定校验条件为Fc≤0.6Fde 第六章  结 论 导体和电器设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。 致  谢 首先要感谢我的指导老师这段时间的悉心指导和帮助，为本人解决了许多在设计中出现的问题，在此向尊敬的老师表示衷心的感谢。本毕业实习报告是在单位领导和部份同事的帮助下完成的。为此向他们表示真诚的感谢，并向百忙之中抽出时间对本文进行审阅，评议的各位老师表示感谢。 参考文献 [1] 赵晓玲.电工与电子技术.大连：大连海事大学出版社，2007. [2] 秦曾煌.电工学简明教程.北京：高等教育出版社，1999. [3] 刘思亮.建筑供配电.北京: 中国建筑工业出版社,1998. [4] 刘介才.使用供配电技术 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 .北京:中国水利水电出版社,2002. [5] 李明路.民用建筑电气设计规范.大连：大连海事出版社，2008. [6] 邱关源.电路.北京：高等教育出版社, 2000. [7] 贾新章.电工实用教程.西安:电子科技大学出版社, 2001. [8] 王福民 王涛  农村电气化 《农村电气化》 2003年第6期 [9] 导体和电气选择设计技术规定 DL5222-2005.